香港城市大學與南方科技大學研發環保水電池 可持續超過 12 萬個循環

來自香港城市大學和南方科技大學的研究人員開發了一種基於豆腐鹽水的新型水基環保電池。該團隊在其論文中表示:「與目前的水性電池系統相比,我們的系統在中性條件下提供了卓越的長期循環穩定性和環保性。」這種新電池使用了團隊所稱的有機電極,並搭配中性、無毒的電解質。

根據團隊的說法,這種基於豆腐鹽水的電池能夠支持超過 120,000 次的充電循環,並且基本上是鹽水級別的安全。「這種性能凸顯了這項研究的潛力,並強調了其實際應用的前景。」這意味著該電池既不具酸性,也不易燃。如果能夠擴大規模,這將可能在取代鋰離子等其他電池技術方面帶來革命性變化。

豆腐鹽水電池的出現意義重大,因為鋰離子電池在受損時容易引發火災,並且可能經歷熱失控。此外,鋰離子電池在廢物處理方面對環境也非常有害,並且隨時間推移會降解(通常在 1,000 到 3,000 次充電循環之間)。雖然鋰離子電池在許多小型電子產品中無處不在,但它們在電動車(EV)中的受歡迎程度更高。由於其固有的易燃性,多年來導致了許多電動車火災,這顯然不是理想情況。

相比之下,水基電池(或水性電池)則安全得多。它們本質上不易燃,並且含有的有毒材料極少或幾乎沒有。這類電池的處理也更簡單、更安全,並且有潛力使用更便宜且不那麼稀有的材料製造。然而,傳統上這些電池在持續運行時間上表現不佳,因為水在某些電壓下會分解,限制了性能。然而,這款新型電池以其超過 120,000 次的循環能力,實現了巨大的實用性飛躍。

舉例來說,手機中的電池通常大約需要 800 次循環才能開始降解,而電動車電池的使用壽命通常在 1,500 到 3,000 次循環之間,優質的鋰鐵磷酸鹽電池則可持續 6,000 到 10,000 次循環。

在超過十萬次的充電循環下,這意味著單一的水基電池至少能持續十年左右。對於如電網儲存(如太陽能農場、風力平衡)等應用,這是極其有價值的。這類應用正是新電池所瞄準的方向。雖然理論上它可以用於手機等設備,但這類電池的能量密度較低,可能不適合長期使用。

值得注意的是,像這樣的電池突破在學術界似乎時常發生,但並非所有技術都能進入市場。真正重要的是該技術是否能夠擴大規模、能量密度是否足夠以競爭,以及在工業規模下是否能證明便宜。新的電池技術還必須能夠在實驗室條件以外可靠運行。如果這些問題能夠得到解決,則這款新型電池將具有良好的前景。

如果能夠達成,這款豆腐鹽水電池將對可再生能源的電網緩衝和農村電氣化項目帶來重大價值。它還可能作為數據中心的備用電池系統,或在軍事設施中作為備用電源使用。該研究的詳細內容可在《自然通訊》期刊中查閱。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。